KR20190020757A - Diagnostic equipment of motors - Google Patents

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KR20190020757A
KR20190020757A KR1020197001614A KR20197001614A KR20190020757A KR 20190020757 A KR20190020757 A KR 20190020757A KR 1020197001614 A KR1020197001614 A KR 1020197001614A KR 20197001614 A KR20197001614 A KR 20197001614A KR 20190020757 A KR20190020757 A KR 20190020757A
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마코토 가네마루
미츠기 모리
미츠루 츠키마
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

부하 토크가 변동되는 전동기에 있어서도, 전원 주파수 근방의 양측으로 피크 모양으로 발생하는 측대파를 검출함으로써, 전동기의 이상 유무를 진단할 수 있는 전동기의 진단 장치를 제공한다. 전동기(5)의 전류를 전류 검출기(4)로 검출하여 전류 입력부(10)로부터 입력하고, 논리 연산부(11)로 전류가 안정되어 있을 때의 전류 파형을 주파수 해석하여 얻어진 복수 회분의 파워 스펙트럼 해석 결과를 평균화 처리하고, 평균화 처리된 파워 스펙트럼 해석 결과로부터 측대파를 검출하여 전동기(5)의 이상 유무를 판정하고, 이상이 발생하고 있다고 판정되었을 경우에는 경보 출력부(21)로부터 경보를 출력하는 것이다. Provided is an electric motor diagnostic apparatus capable of diagnosing the presence or absence of an abnormality of an electric motor by detecting side waves generated in a peak shape on both sides near the power supply frequency even in an electric motor in which the load torque fluctuates. The current of the electric motor 5 is detected by the current detector 4 and input from the current input unit 10 and the power spectrum analysis obtained by performing frequency analysis of the current waveform when the current is stable by the logic operation unit 11 The result is averaged, and a side wave is detected from the averaged power spectrum analysis result to determine whether or not there is an abnormality in the electric motor 5. When it is determined that an abnormality has occurred, an alarm is output from the alarm output unit 21 will be.

Description

전동기의 진단 장치Diagnostic equipment of motors

본 발명은 예를 들면 폐쇄 배전반 등의 컨트롤 센터에서 사용되고, 유도 전동기의 이상 유무를 진단하는 전동기의 진단 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a diagnosis device for an electric motor used in a control center such as a closed switchboard, for example, for diagnosing the presence or absence of an induction motor.

종래, 유도 전동기의 부하 전류를 측정하여 주파수 해석을 행하여, 운전 주파수의 양측으로 발생하는 측파대에 주목하여, 단주기의 상하 방향의 파형의 흐트러짐과, 장주기의 상하 방향의 파형의 진동인 흔들림의 상태에 기초하여, 유도 전동기 및 유도 전동기에 의해서 구동되는 기기의 이상을 진단하는 설비의 이상 진단 방법이 제안되어 있다. (예를 들면, 특허문헌 1)Conventionally, a load current of an induction motor is measured and a frequency analysis is performed, and attention is paid to sidebands generated on both sides of an operation frequency. The disturbance of a waveform in a short period of a short period and the fluctuation of a waveform in a vertical direction An abnormality diagnosis method of an apparatus for diagnosing an abnormality of an apparatus driven by an induction motor and an induction motor has been proposed based on the state of the induction motor and the induction motor. (For example, Patent Document 1)

일본 특허 제4782218호 공보Japanese Patent No. 4782218

종래의 설비의 이상 진단 방법에 있어서는, 유도 전동기의 부하 토크 변동이 발생했을 때에, 전원 주파수(운전 주파수) 근방 양측의 스펙트럼 강도가 증가하여, 전원 주파수의 양측으로 피크 모양으로 발생하는 측대파의 진동 강도보다도 커져서, 측대파를 검출하는 것이 어렵다고 하는 과제가 있었다. In the conventional fault diagnosis method of the facility, when the load torque fluctuation of the induction motor occurs, the spectrum intensity on both sides of the power frequency (operation frequency) increases, and the vibration of the side waves There is a problem that it is difficult to detect the side waves.

본 발명은 이상과 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 부하 토크가 변동되는 전동기에 있어서도, 전원 주파수 근방의 양측으로 피크 모양으로 발생하는 측대파를 검출함으로써, 전동기의 이상 유무를 진단할 수 있는 전동기의 진단 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems and it is an object of the present invention to provide an electric motor in which a load torque can be varied by detecting side waves generated in the form of a peak at both sides near the power supply frequency, And to provide a diagnostic apparatus for the same.

본 발명에 따른 전동기의 진단 장치는, 전동기의 전류를 검출하여 입력하는 전류 입력부와, 상기 전류 입력부로부터의 전류가 안정 상태일 때에 상기 전류의 파워 스펙트럼을 해석하는 FFT 해석부와, 상기 FFT 해석부로 구해진 파워 스펙트럼의 피크 지점을 검출하는 피크 검출 연산부와, 상기 FFT 해석부로 해석된 파워 스펙트럼의 복수 회분을 평균화하는 평균화 연산부와, 상기 평균화 연산부로 평균화된 파워 스펙트럼의 측대파를 추출하는 측대파 추출부와, 상기 측대파 추출부로 설정값 이상의 신호 강도의 측대파가 추출되었을 때 경보 출력을 행하는 경보 출력부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다. The FFT analyzing unit analyzes the power spectrum of the current when the current from the current input unit is in a stable state. The FFT analyzing unit includes: An averaging operation unit for averaging a plurality of times of the power spectrum analyzed by the FFT analysis unit; and a side lobe extracting unit for extracting a side lobe of the power spectrum averaged by the averaging operation unit, And an alarm output unit for outputting an alarm when a side wave having a signal strength higher than a set value is extracted from the side wave extraction unit.

본 발명에 의하면, 전동기의 전류를 검출하여 입력하는 전류 입력부와, 상기 전류 입력부로부터의 전류가 안정 상태일 때에 상기 전류의 파워 스펙트럼을 해석하는 FFT 해석부와, 상기 FFT 해석부로 구해진 파워 스펙트럼의 피크 지점을 검출하는 피크 검출 연산부와, 상기 FFT 해석부로 해석된 파워 스펙트럼의 복수 회분을 평균화하는 평균화 연산부와, 상기 평균화 연산부로 평균화된 파워 스펙트럼의 측대파를 추출하는 측대파 추출부와, 상기 측대파 추출부로 설정값 이상의 신호 강도의 측대파가 추출되었을 때 경보 출력을 행하는 경보 출력부를 구비하고 있기 때문에, 전류가 안정 상태일 때에 FFT 해석부로 파워 스펙트럼의 해석을 행함으로써, 전원 주파수의 양측으로 발생하는 피크 지점을 확실히 검출할 수 있게 된다. 또한, 평균화 연산부로 복수 회의 파워 스펙트럼을 평균화함으로써, 예를 들면 노이즈 등에 의해 파워 스펙트럼에 혼입된 피크 지점의 신호 강도가 저감되어, 측대파 추출부에서 보다 확실히 측대파를 추출할 수 있게 되고, 부하 토크가 변동되는 전동기에 있어서도, 전원 주파수 근방의 양측으로 피크 모양으로 발생하는 측대파를 검출함으로써, 전동기의 이상 유무를 진단할 수 있는 전동기의 진단 장치를 얻을 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, there is provided a power amplifier comprising: a current input section for detecting and inputting a current of an electric motor; an FFT analysis section for analyzing a power spectrum of the current when the current from the current input section is in a stable state; An averaging arithmetic unit for averaging a plurality of times of the power spectrum analyzed by the FFT analyzing unit; a side lobe extracting unit for extracting a side lobe of the power spectrum averaged by the averaging operation unit; And an alarm output unit for outputting an alarm when a side wave having a signal strength higher than a set value is extracted from the extraction unit. Therefore, when the current is in a stable state, the power spectrum is analyzed by the FFT analysis unit, The peak point can be reliably detected. Further, by averaging the power spectrum a plurality of times by the averaging operation unit, the signal strength of the peak point incorporated in the power spectrum is reduced, for example, by noise or the like, so that the side lobe extracting unit can reliably extract the side lobe, It is possible to obtain a diagnosis apparatus for an electric motor which can diagnose the abnormality of the electric motor by detecting side waves generated in a peak shape on both sides near the power supply frequency even in an electric motor in which the torque varies.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 전동기의 진단 장치의 설치 상황을 나타내는 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 전동기의 진단 장치의 논리 연산부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 전동기의 진단 장치의 전동기의 부하 변동이 큰 경우의 주파수 해석 결과를 설명하는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 전동기의 진단 장치의 주파수축의 변환을 설명하는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 전동기의 진단 장치의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 전동기의 진단 장치의 설치 상황을 나타내는 개략 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 전동기의 진단 장치의 논리 연산부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 전동기의 진단 장치의 트렌드(trend) 해석을 설명하는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 전동기의 진단 장치의 임계값의 설정을 설명하는 설명도이다. BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a schematic block diagram showing the installation status of a diagnostic apparatus for an electric motor according to Embodiment 1 of the present invention. FIG.
2 is a block diagram showing a configuration of a logic operation unit of a diagnostic apparatus for an electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.
3 is an explanatory view for explaining a frequency analysis result in a case where a load fluctuation of an electric motor of a diagnostic apparatus of an electric motor according to Embodiment 1 of the present invention is large.
4 is an explanatory view for explaining the frequency axis conversion of the diagnostic apparatus of the electric motor according to the first embodiment of the present invention.
5 is a flowchart for explaining the operation of the diagnostic apparatus of the electric motor according to the first embodiment of the present invention.
Fig. 6 is a schematic configuration diagram showing the installation state of the diagnosis device of the electric motor in the second embodiment of the present invention. Fig.
7 is a block diagram showing a configuration of a logic operation unit of a diagnostic apparatus of an electric motor according to a second embodiment of the present invention.
8 is an explanatory view for explaining a trend analysis of the diagnostic apparatus of the electric motor according to the second embodiment of the present invention.
9 is an explanatory view for explaining the setting of the threshold value of the diagnostic apparatus of the electric motor according to the first embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명하지만, 각 도면에 있어서 동일, 또는 상당 부분에 대해서는 동일 부호를 부여하여 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the same or substantially equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

실시 형태 1. Embodiment 1

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 전동기의 진단 장치의 설치 상황을 나타내는 개략 구성도, 도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 전동기의 진단 장치의 논리 연산부의 구성을 나타내는 블록도, 도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 전동기의 진단 장치의 전동기의 부하 변동이 큰 경우의 주파수 해석 결과를 설명하는 설명도, 도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 전동기의 진단 장치의 주파수축의 변환을 설명하는 설명도, 도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 전동기의 진단 장치의 동작을 설명하는 흐름도, 도 9는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 전동기의 진단 장치의 임계값의 설정을 설명하는 설명도이다. Fig. 2 is a block diagram showing the configuration of a logic operation unit of a diagnostic apparatus for an electric motor according to a first embodiment of the present invention. Fig. Fig. 3 is an explanatory view for explaining a result of frequency analysis in a case where the load fluctuation of the motor of the diagnostic apparatus of the electric motor according to the first embodiment of the present invention is large. Fig. 4 is an explanatory view Fig. 5 is a flow chart for explaining the operation of the diagnostic apparatus of the electric motor according to the first embodiment of the present invention, Fig. 9 is a flowchart for explaining the operation of the diagnostic apparatus of the electric motor according to the first embodiment of the present invention Of FIG.

도 1에 있어서, 전력 계통으로부터 끌어온 주회로(1)에는, 배선용 차단기(2)와 전자 접촉기(3) 및 3상의 주회로(1) 중 한 상의 부하 전류를 검출하는 계기용 변성기 등의 전류 검출기(4)가 마련되어 있다. 주회로(1)에는 부하인 3상 유도 전동기 등의 전동기(5)가 접속되고, 전동기(5)에 의해 기계 설비(6)가 운전 구동된다. 전동기의 진단 장치(7)에는 전원 주파수나 전동기(5)의 정격 출력, 정격 전압, 정격 전류, 극수, 정격 회전수 등을 미리 입력해 두는 정격 정보 입력부(8)와, 정격 정보 입력부(8)로부터 입력된 정격 정보를 보존해 두는 정격 정보 기억부(9)가 마련되어 있다. 정격 정보는 전동기(5)의 제조 회사의 카탈로그 또는 전동기(5)에 장착되어 있는 명판(銘板)을 보는 것으로 용이하게 취득 가능한 정보이다. 또한, 진단 대상의 전동기(5)가 복수 대 있는 경우에는, 미리 모든 진단 대상의 전동기(5)의 정격 정보를 입력해 두지만, 이후의 설명에 있어서는 1대의 전동기(5)에 대해서 설명한다. 또한, 전동기의 진단 장치(7)에는, 전류 검출기(4)로 검출된 전류를 입력하는 전류 입력부(10)와, 전류 입력부(10)로부터 입력된 전류를 사용하여 전동기(5)의 이상 유무를 진단하는 논리 연산부(11)와, 논리 연산부(11)에서 이상이 발견되었을 경우에 경보 또는 이상 램프의 점등 등에 의해서 경보를 출력하는 경보 출력부(21)가 마련되어 있다. 1, a main circuit 1 drawn from a power system is provided with a current detector (not shown) such as a transformer for detecting a load current of one of the wiring breaker 2, the electromagnetic contactor 3 and the three- (4) are provided. An electric motor 5 such as a three-phase induction motor, which is a load, is connected to the main circuit 1, and the mechanical equipment 6 is driven and driven by the electric motor 5. The diagnostic apparatus 7 of the electric motor is provided with a rated information input section 8 for inputting the power frequency and the rated output of the electric motor 5, the rated voltage, the rated current, the number of poles, And a rating information storage unit 9 for storing the rating information input from the user. The rating information is information that can be easily obtained by viewing the catalog of the manufacturer of the electric motor 5 or the name plate mounted on the electric motor 5. [ When there are a plurality of electric motors 5 to be diagnosed, the rating information of all the electric motors 5 to be diagnosed is input in advance, but in the following description, one electric motor 5 will be described. The diagnosis device 7 of the electric motor is provided with a current input section 10 for inputting the current detected by the current detector 4 and a current detection section 10 for detecting the presence or absence of abnormality of the electric motor 5 using the current input from the current input section 10 And an alarm output section 21 for outputting an alarm by turning on an alarm or an abnormal lamp when an abnormality is found in the logic operation section 11. [

논리 연산부(11)의 구성에 대해 도 2에 기초하여 설명한다. 논리 연산부(11)는 전류 입력부(10)로부터 입력된 전류의 변동 유무를 구하는 전류 변동 연산부(12)와, 전류 변동 연산부(12)로 구해진 결과를 사용하여 전류가 안정된 구간을 추출하여 파워 스펙트럼 해석 구간을 결정하는 FFT 해석 구간 판정부(13)와, FFT 해석 구간 판정부(13)로 결정된 구간의 전류를 사용하여 파워 스펙트럼 해석을 실시하는 FFT 해석부(14)와, FFT 해석부(14)로 해석된 파워 스펙트럼에 포함되는 피크 지점을 검출하는 피크 검출 연산부(15)와, 피크 검출 연산부(15)로 검출된 피크 지점으로부터 회전 주파수에 기인하는 피크 지점을 구하는 회전 주파수대 판정부(16)와, 복수 회분의 파워 스펙트럼의 회전 주파수대의 주파수를 맞추는 주파수축 변환 연산부(17)와, 주파수축 변환 연산부(17)로 주파수축이 변환된 복수 회분의 파워 스펙트럼을 평균화 처리하는 평균화 연산부(18)와, 평균화 연산부(18)로 평균화된 파워 스펙트럼을 사용하여 회전 주파수대 이외에 전원 주파수의 양측으로 피크 지점이 있는지를 추출하는(이하, 이 피크 지점을 측대파(側帶波)라고 칭함) 측대파 추출부(19)와, 측대파 추출부(19)로 측대파가 추출되었을 때 측대파의 신호 강도가 설정값 이상인지 판정하는 측대파 판정부(20)에 의해서 구성되어 있다. The configuration of the logical operation unit 11 will be described with reference to Fig. The logic operation unit 11 includes a current variation calculation unit 12 for obtaining the presence or absence of fluctuation of the current input from the current input unit 10 and a power spectrum analysis unit 12 for extracting a stable current range using the result obtained by the current variation calculation unit 12, An FFT analysis section 14 for performing a power spectrum analysis using a current in a section determined by the FFT analysis section 13 and a FFT analysis section 14 for determining a section, A rotation frequency band judging unit 16 for obtaining a peak point due to the rotational frequency from the peak point detected by the peak detecting calculating unit 15, A frequency axis conversion arithmetic operation section 17 for adjusting the frequency of the rotation frequency band of the plurality of power spectrums, and a frequency axis conversion arithmetic section 17 for averaging multiple power spectrums whose frequency axes are converted And extracts whether there is a peak point on both sides of the power frequency in addition to the rotation frequency band by using the power spectrum averaged by the averaging calculation unit 18. Hereinafter, this peak point is referred to as a side wave ) Side luff extracting section 19 and a side advection determining section 20 for determining whether the signal strength of the side lobe is equal to or larger than a set value when side lobe is extracted by the side lobe extracting section 19 have.

전류 변동 연산부(12)는 전류 입력부(10)로부터의 전류를 기초로 전류값의 통계적인 편차(variation)를 연산한다. 편차의 연산은, 예를 들면 표준 편차나 마하라노비스(Mahalanobis) 거리 등의 수법이 있다. The current variation calculation unit 12 calculates a statistical variation of the current value based on the current from the current input unit 10. [ The calculation of the deviation includes, for example, standard deviation and Mahalanobis distance.

FFT 해석 구간 판정부(13)는 전류 변동 연산부(12)로 구한 전류값의 통계적인 편차로부터, 편차가 임계값 이하인 전류값이 안정된 상태의 전류 구간만을 추출하여 파워 스펙트럼 해석 구간을 결정한다. 일반적으로 전동기(5)의 부하 토크가 변동되고 있으면 전류값에 편차가 생겨, 편차가 큰 전류 파형의 파워 스펙트럼 해석을 실시하면, 도 3에 나타내는 바와 같이 전원 주파수의 근방 양측의 신호 강도가 증대하여, 측대파 등의 피크 지점이 출현하지 않게 된다. 이것을 방지하기 위해서 FFT 해석 구간 판정부(13)의 임계값이 마련되어 있다. The FFT analysis section determination section 13 determines a power spectrum analysis section by extracting only a current section in which a current value whose deviation is equal to or less than the threshold value is stable, from a statistical deviation of a current value obtained by the current variation calculation section 12. Generally, if the load torque of the electric motor 5 fluctuates, a deviation occurs in the current value, and if the power spectrum analysis of the current waveform having a large deviation is performed, the signal intensity on both sides near the power supply frequency increases as shown in Fig. 3 , The peak point of the side wave or the like does not appear. In order to prevent this, a threshold value of the FFT analysis section determination section 13 is provided.

FFT 해석부(14)는 FFT 해석 구간 판정부(13)로 결정된 구간에 입력된 전류 파형을 사용하여 주파수 해석을 행함으로써 전류 파워 스펙트럼 강도를 산출한다. 전류값이 안정된 상태의 전류 파형으로 파워 스펙트럼 해석을 실시함으로써, 전원 주파수의 근방 양측으로 파워 스펙트럼 강도가 증가하는 일은 없게 되어, 피크 지점이 있으면 확실히 출현하게 된다. The FFT analyzing section 14 calculates the current power spectrum intensity by performing frequency analysis using the current waveform inputted in the section determined by the FFT analysis section determining section 13. [ By performing the power spectrum analysis with the current waveform having a stable current value, the power spectral intensity does not increase to both sides near the power supply frequency, and the peak of the power spectrum certainly appears when there is a peak point.

피크 검출 연산부(15)는 전류 파워 스펙트럼 강도의 해석 결과로부터 전원 주파수에 의한 피크 지점과 회전 주파수에 의한 피크 지점과 측대파에 의한 피크 지점 및 그 외의 피크 지점을 검출한다. 피크 지점의 검출은 1차와 2차와 3차의 미분 계산에 의해서 산출한 결과의 급격한 기울기가 반전하는 부분을 추출함으로써 검출 가능하다. 미분 계산을 3차까지 실시함으로써, 보다 작은 신호 강도의 피크 지점의 검출이 가능하게 된다. 전원 주파수에 의한 피크 지점은, 정격 정보 기억부(9)에 보존되어 있는 전원 주파수(일반적으로 50Hz 또는 60Hz)의 위치에 생기기 때문에 간단하게 확인할 수 있다. The peak detection calculation unit 15 detects a peak point due to the power source frequency and a peak point due to the rotation frequency and a peak point due to side waves and other peak points from the analysis result of the current power spectrum intensity. The detection of the peak point can be detected by extracting a portion where the sharp slope of the result calculated by the first-order, second-order, and third-order differential calculations is inverted. By conducting the differential calculation up to the third degree, it becomes possible to detect a peak point of a smaller signal intensity. Since the peak point due to the power source frequency occurs at the position of the power source frequency (generally 50 Hz or 60 Hz) stored in the rated information storage section 9, it can be easily confirmed.

회전 주파수대 판정부(16)는 정격 정보 기억부(9)에 보존되어 있는 정격 회전수로부터 회전 주파수를 구하고, 전원 주파수를 중심으로 하여 양측으로 회전 주파수만큼 시프트된 위치 부근에 있는 신호 강도가 같은 피크 지점을 추출한다. 일반적으로 전동기(5)는 부하 토크의 상황에 따라서 미끄러짐이 생겨 회전수에 오차가 생기기 때문에, 회전 주파수에 기인하는 피크 지점도 그만큼 시프트되어 출현한다. 회전 주파수대 판정부(16)는 이 시프트를 고려한 주파수대 내에 있는 피크 지점을 추출하여 회전 주파수대로서 결정하는 것이다. The rotation frequency band judging section 16 obtains the rotation frequency from the rated rotation number stored in the rated information storage section 9 and determines whether or not the signal intensity in the vicinity of the position shifted to both sides by the rotation frequency around the power supply frequency is the same Extract points. Generally, since the electric motor 5 slips according to the situation of the load torque and an error occurs in the number of revolutions, the peak point due to the rotation frequency is also shifted by that much. The rotation frequency band judging unit 16 extracts a peak point within the frequency band considering this shift and determines it as a rotation frequency band.

주파수축 변환 연산부(17)는 평균화 연산부(18)로 실시하는 평균화 연산을 확실히 행하기 위해서 필요하다. 일반적으로 전동기(5)의 이상에 의해서 발생하는 측대파의 발생 위치는 회전 주파수대와 관계가 깊어, 측대파의 주파수대는 회전 주파수대의 배수인 것이 많다. 또한, 회전 주파수대는 상기 설명과 같이, 전동기(5)의 부하 토크의 상황에 따라 시프트되어 출현한다. 이 때문에, 평균화 대상의 복수 회분의 파워 스펙트럼 해석 결과를 피크 지점 추종 방식으로 주파수축을 맞춰 둘 필요가 있다. 구체적으로는 도 4에 나타내는 바와 같이, 회전 주파수대의 주파수가 전원 주파수로부터 fr 떨어진 위치이고 측파대의 주파수가 전원 주파수로부터 fb 떨어진 위치이며, 전동기(5)가 무부하 상태에서의 회전 주파수대의 주파수가 전원 주파수로부터 fr' 떨어진 위치였다고 하면, 변환율 α는 α=fr'/fr이 되고, 무부하시의 측대파의 위치 fb'는 fb'=α·fb로 구할 수 있다. 이와 같이 회전 주파수대를 기준으로 하여 변환율 α를 곱함으로써 모든 피크 지점의 주파수축의 변환을 행한다. 또한, 상기 설명에서는 주파수축을 무부하시에 맞추는 경우에 대해 설명했지만, 예를 들면 주파수축을 정격 부하시에 맞추는 등, 주파수축 변환 연산부(17)는 평균화 대상의 복수 회분의 파워 스펙트럼 해석 결과의 주파수축을 소정의 부하시에 맞추도록 구성되어 있으면 된다. The frequency axis conversion operation unit 17 is necessary for ensuring the averaging operation performed by the averaging operation unit 18 with certainty. Generally, the generation position of the side waves generated by the abnormality of the electric motor 5 is deeply related to the rotation frequency band, and the frequency band of side waves is often a multiple of the rotation frequency band. Further, the rotation frequency band shifts according to the situation of the load torque of the electric motor 5 as described above. For this reason, it is necessary to align the frequency axis with the peak point tracking method for the power spectral analysis results of a plurality of times to be averaged. More specifically, as shown in Fig. 4, when the frequency of the rotating frequency band is located at a distance fr from the power source frequency, the frequency of the side band is fb from the power source frequency, and the frequency of the rotating frequency band in the no- If the position is away from the frequency fr ', the conversion rate α is α = fr' / fr, and the position fb 'of the side wave at no load can be obtained as fb' = α · fb. In this manner, the frequency axis of all the peak points is converted by multiplying the conversion rate? With reference to the rotation frequency band. In the above description, the case where the frequency axis is adjusted at no-load is described. However, for example, the frequency axis conversion operation unit 17 may set the frequency axis of the result of the multiple power spectrum analysis to be averaged It may be configured so as to meet the predetermined load.

평균화 연산부(18)는 주파수축 변환 연산부(17)로 주파수축이 맞춰진 복수 회분의 파워 스펙트럼 해석 결과를 평균화 처리하는 것으로, 평균화 처리함으로써 기저(基底) 노이즈를 저감시켜 피크 지점의 S/N비를 향상시킬 수 있다. 구체적으로는 10회분의 파워 스펙트럼 해석 결과를 평균화 처리하면, 1회분밖에 발생하고 있지 않은 노이즈 등에 의한 피크 지점은 10분의 1의 신호 강도로 저감되게 된다. 한편, 회전 주파수대나 측대파이면 10회 모두 피크 지점이 발생하는 것으로, 피크 추종 방식으로 주파수축을 변환하여 주파수가 맞춰져 있기 때문에, 평균화해도 피크 지점의 신호 강도는 변화하지 않는다. 또한, 상기 설명에서는 파워 스펙트럼 해석 결과의 10회분을 평균화하는 경우에 대해 설명했지만, 10회로 한정되는 것은 아니며 복수 회분을 평균화하면 된다. The averaging arithmetic unit 18 averages the power spectral analysis results of a plurality of times where the frequency axis is matched by the frequency axis conversion arithmetic unit 17 so that the base noise is reduced by performing the averaging process so that the S / Can be improved. Specifically, if the power spectral analysis results of 10 times are averaged, the peak point due to the noise or the like occurring only one time is reduced to a tenth signal intensity. On the other hand, if a rotation frequency band or a side wave is generated, a peak point occurs in all ten times. Since the frequency is converted by the peak tracking method and the frequency is adjusted, the signal strength of the peak point does not change even if the frequency is averaged. In the above description, the case of averaging ten power spectral analysis results has been described. However, the present invention is not limited to ten, and a plurality of times may be averaged.

측대파 추출부(19)는 평균화 연산부(18)로 평균화 처리된 파워 스펙트럼 해석 결과로부터 전원 주파수를 중심으로 하여 양측으로 동일 주파수 시프트된 위치에 발생하고 있는 피크 지점을 측대파로서 추출한다. 측대파의 후보는 피크 검출 연산부(15)로 얻어진 피크 지점을 후보로서 선택한다. 전원 주파수를 중심으로 하여 피크 지점이 한쪽밖에 발생하고 있지 않은 경우에는 측대파는 아니라고 판정하여 추출하지 않는다. The side-by-side extraction unit 19 extracts, as lateral waves, peak points occurring at the same frequency shifted positions on both sides of the power source frequency from the power spectrum analysis result averaged by the averaging unit 18. [ The candidate of the side wave selects the peak point obtained by the peak detection calculation unit 15 as a candidate. If the peak point occurs only on one side of the power supply frequency, it is determined that the side wave is not a side wave and is not extracted.

측대파 판정부(20)는 측대파 추출부(19)로 추출된 측대파의 개수와 신호 강도로부터 전동기(5)가 이상인지 여부를 판정한다. 전동기(5)가 이상이 있다고 판정했을 경우에는, 경보 출력부(21)로부터 경보를 출력한다. The side-by-side wave judging unit 20 judges whether or not the electric motor 5 is abnormal based on the number of side waves extracted by the side-by-side wave extracting unit 19 and the signal strength. When it is determined that the electric motor 5 is abnormal, the alarm output unit 21 outputs an alarm.

다음으로 동작에 대해 도 5에 기초하여 설명한다. 전동기의 진단 장치(7)는 소정 시간 간격으로 기동되어 이하의 처리를 실행한다. 스텝 101에 있어서, 전류 검출기(4)로 검출한 전동기(5)의 전류를 전류 입력부(10)로 입력한다. 스텝 102에 있어서, 전류 입력부(10)로부터 입력된 전류의 실효값(이하, 전류값이라고 칭함)의 편차를 전류 변동 연산부(12)로 연산하여, 그 연산 결과를 사용하여 FFT 해석 구간 판정부(13)로 전류가 안정 상태인지 판정한다. 판정 결과로서 전류값의 편차가 미리 설정되어 있는 임계값 이상의 불안정 상태(NO)이면 스텝 101로 되돌아가, 전류가 안정 상태로 될 때까지 반복한다. 전류가 안 상태(YES)이면 스텝 103으로 진행된다. 또한, 임계값에 관해서는, 예를 들면, 사전에 복수의 모터의 필드 데이터를 취득하고, 그 데이터의 전류 편차값(표준 편차)으로부터, 편차값이 작은 범위 내를 선정하고, 선정한 값을 임계값으로 한다. 구체적인 계산 예로서는, 예를 들면 도 9에 나타내는 바와 같이, 50회 편차값을 계산하여, 작은 순서로 재배열한 가운데에서 5번째로 작은 편차값인 0.8을 임계값으로서 결정한다. 또한, 사전의 필드 데이터 대신에, 전동기(5)에서 일정한 학습 기간을 마련하여, 학습 기간 중에 취득한 전류 편차값(표준 편차)으로부터, 마찬가지로 산출해도 된다. Next, the operation will be described with reference to Fig. The diagnostic device 7 of the electric motor is started at predetermined time intervals and executes the following processing. In step 101, the current of the electric motor 5 detected by the current detector 4 is input to the current input unit 10. In step 102, a deviation of an effective value (hereinafter referred to as a current value) of the current input from the current input section 10 is calculated by the current variation arithmetic operation section 12, and the FFT analysis section determination section 13 to determine whether the current is in a stable state. As a result of the determination, if the deviation of the current value is the unstable state (NO) exceeding the preset threshold value, the process returns to Step 101 and repeats until the current becomes stable. If the current is in the open state (YES), the process proceeds to step 103. With respect to the threshold value, for example, field data of a plurality of motors is acquired in advance, a range within which the deviation value is small is selected from the current deviation value (standard deviation) of the data, Value. As a specific calculation example, for example, as shown in Fig. 9, the 50-time deviation value is calculated and 0.8, which is the fifth smallest deviation value among the rearranged in the small order, is determined as the threshold value. Instead of the field data in advance, a constant learning period may be provided in the electric motor 5 to calculate the same from the current deviation value (standard deviation) acquired during the learning period.

스텝 103에 있어서, FFT 해석부(14)는 입력된 전류값이 안정 상태의 구간의 전류 파형을 사용하여 0Hz로부터 전원 주파수 60Hz의 2배인 주파수 120Hz의 사이에서 주파수 분석하여, 그 파워 스펙트럼 해석 결과를 피크 검출 연산부(15)에 전달한다. 스텝 104에 있어서, 피크 검출 연산부(15)는 파워 스펙트럼 해석 결과에 포함되는 피크 지점을 모두 검출한다. 스텝 105에 있어서, 회전 주파수대 판정부(16)는 검출된 피크 지점 중에서 회전 주파수대에 있는 피크 지점을 추출하여 회전 주파수대를 결정한다. 스텝 106에 있어서, 주파수축 변환 연산부(17)는 검출한 회전 주파수대를 무부하시의 회전 주파수대가 되도록 모든 피크 지점의 주파수축을 변환한다. 스텝 107에 있어서, 스텝 101로부터 스텝 106의 동작을 10회 반복하여, 주파수축이 변환된 파워 스펙트럼 해석 결과를 10개 수집한다. In step 103, the FFT analyzing section 14 frequency-analyzes the inputted current value using a current waveform of a stable state interval from 0 Hz to a frequency of 120 Hz which is twice the power frequency of 60 Hz, and outputs the power spectrum analysis result as And transmits it to the peak detection calculation unit 15. In step 104, the peak detection arithmetic unit 15 detects all the peak points included in the power spectrum analysis result. In step 105, the rotation frequency band determination section 16 extracts peak points in the rotation frequency band among the detected peak points to determine the rotation frequency band. In step 106, the frequency axis conversion operation unit 17 converts the detected frequency band to the frequency axis of all the peak points so as to become the rotation frequency band at no-load. In step 107, the operations from step 101 to step 106 are repeated ten times, and ten power spectrum analysis results in which the frequency axis is transformed are collected.

스텝 108에 있어서, 평균화 연산부(18)는 수집된 10개의 파워 스펙트럼 해석 결과를 평균화 처리한다. 스텝 109에 있어서, 측대파 추출부(19)는 평균화 처리된 파워 스펙트럼 해석 결과의 피크 지점에 주목하여 측대파를 추출한다. 스텝 110에 있어서, 측대파 판정부(20)는 측대파 추출부(19)로 측대파가 추출되지 않았을 경우 또는 측대파가 추출되었지만 설정값보다도 작은 신호 강도였을 경우에는, 전동기(5)에 이상은 발생하고 있지 않다(NO)고 하여 진단 처리를 종료한다. 한편, 측대파 추출부(19)로 추출된 측대파의 신호 강도가 설정값보다도 큰 경우(YES)에는, 전동기(5)에 이상이 발생하고 있다고 하여 경보 출력부(21)에 신호를 보내고, 스텝 111에 있어서, 경보 출력부(21)로부터 경보를 출력하여 진단 처리를 종료한다. 또한, 측대파 판정부(20)의 설정값에 대해서는, 정상시의 측대파의 신호 강도 A를 학습시켜, 표준 편차 σ를 계산하고, 검출된 측대파 피크값이, A+3σ인 99.7%의 데이터가 존재하는 범위를 설정값으로 한다. 혹은, 안전 계수 α(예를 들면 2이상)를 곱해서, A＋3σ×α로 해도 된다. 또한, 상기의 설정값의 다른 결정 방법으로서는, 마찬가지의 전동기의 과거 고장시의 데이터 등으로부터 결정되는 것으로, 고장 사례가 많아질수록 측대파에 의해서 정확한 고장 장소나 고장의 정도를 판정할 수 있게 된다. In step 108, the averaging unit 18 averages the ten power spectral analysis results collected. In step 109, the side by side extraction unit 19 extracts side waves by paying attention to the peak point of the averaged power spectrum analysis result. In step 110, when the side wave is not extracted by the side wave extraction section 19 or when the side wave is extracted but the signal intensity is smaller than the set value, (NO), and terminates the diagnostic process. On the other hand, when the signal strength of the side waves extracted by the side wave extraction section 19 is larger than the set value (YES), it is determined that an abnormality has occurred in the electric motor 5 and a signal is sent to the alarm output section 21, In step 111, an alarm is output from the alarm output unit 21 to terminate the diagnostic process. With respect to the set value of the side-by-side wave determination section 20, the signal intensity A of the side waves at the normal time is learned and the standard deviation? Is calculated. When the detected side waves peak value is 99.7% The range in which data exists is the set value. Alternatively, it may be multiplied by a safety factor? (For example, 2 or more) to obtain A + 3? Further, as another determination method of the set value, the same is determined from the data at the time of the previous failure of the electric motor or the like. As the number of failure cases increases, the correct failure location or the degree of failure can be judged by the side waves .

이상 설명한 바와 같이, 전류값이 안정되어 있을 때의 전류 파형을 파워 스펙트럼 해석함으로써, 측대파 등의 피크 지점이 확실히 출현한다. 또한, 평균화 처리를 실시함으로써 노이즈 등이 저감되어, 보다 정확한 고장 진단을 할 수 있게 된다. As described above, by analyzing the current waveform when the current value is stable, the peak of a side wave or the like appears reliably. In addition, by performing the averaging processing, noise and the like are reduced, and more accurate fault diagnosis can be performed.

실시 형태 2. Embodiment 2 Fig.

도 6은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 전동기의 진단 장치의 설치 상황을 나타내는 개략 구성도, 도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 전동기의 진단 장치의 논리 연산부의 구성을 나타내는 블록도, 도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 전동기의 진단 장치의 트렌드 해석을 설명하는 설명도이다. 상기 실시 형태 1에서는, 평균화 처리된 파워 스펙트럼 해석 결과를 사용하여 전동기(5)의 이상을 진단하는 경우에 대해서 설명했지만, 실시 형태 2에서는 평균화 처리된 파워 스펙트럼 해석 결과를 시계열로 보존해 두고 트렌드 감시를 행하는 경우에 대해 설명한다. Fig. 6 is a schematic block diagram showing the installation state of the diagnosis device of the electric motor according to the second embodiment of the present invention. Fig. 7 is a block diagram showing the configuration of the logic operation section of the diagnosis device of the electric motor according to the second embodiment of the present invention And Fig. 8 is an explanatory view for explaining trend analysis of the diagnostic apparatus of the electric motor according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the case where the abnormality of the electric motor 5 is diagnosed by using the averaged power spectrum analysis result has been described. In the second embodiment, the averaged power spectrum analysis result is stored in a time series, Will be described.

도 6에 있어서, 전동기의 진단 장치(7)에는 평균화 처리된 파워 스펙트럼 해석 결과를 시계열로 보존하는 FFT 정보 기억부(22)가 마련되어 있고, 도 7에 나타내는 바와 같이, 논리 연산부(11)에 트렌드 해석부(23)가 마련되어 있다. 6, the diagnostic apparatus 7 of the electric motor is provided with an FFT information storage section 22 for storing the averaged power spectrum analysis results in a time series. As shown in Fig. 7, An analysis section 23 is provided.

다음으로, 트렌드 해석부(23)의 동작에 대해 설명한다. 트렌드 해석부(23)는 FFT 정보 기억부(22)에 시계열로 보존되어 있는 파워 스펙트럼 해석 결과의 특정 주파수의 측대파에 주목하여, 그 측대파의 신호 강도를 도 8에 나타내는 바와 같이 시계열로 구하여 표시하는 것이다. 도 8에 있어서의 설정값은, 측대파 판정부(20)에서 사용되는 설정값이다. 이와 같이 트렌드 해석을 행함으로써, 예를 들면 측대파가 전동기(5)의 베어링의 마모에 의해서 발생한 것이었다고 하면, 측대파의 신호 강도가 작은 경우에는 베어링의 마모의 정도가 작아 이상으로는 되지 않지만, 베어링의 마모는 서서히 증가하기 때문에, 측대파의 신호 강도도 도 8에 나타내는 바와 같이 시계열로 서서히 증가해 간다. 따라서, 측대파의 신호 강도가 설정값에 도달하여 베어링 교환이 필요하게 되는 시기가 트렌드 해석을 실시함으로써 알 수 있게 된다. 또한, 다른 부분에 대해서는 실시 형태 1과 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다. Next, the operation of the trend analysis section 23 will be described. The trend analysis section 23 focuses on the side waves of a specific frequency of the power spectrum analysis result stored in the FFT information storage section 22 in time series and obtains the signal intensity of the side waves as a time series as shown in FIG. It is to display. The set value in Fig. 8 is a set value used in the side-by-side wave judging unit 20. Fig. If, for example, the side waves are caused by the wear of the bearings of the electric motor 5 by performing the trend analysis in this manner, if the signal intensity of the side waves is small, the degree of wear of the bearings is small, , The wear of the bearing gradually increases, so that the signal intensity of the side waves gradually increases in a time series as shown in Fig. Therefore, the timing at which the signal intensity of the side waves reaches the set value and the bearing needs to be exchanged can be known by performing the trend analysis. Since the other parts are the same as those in the first embodiment, the description is omitted.

또한, 본 발명은 그 발명의 범위 내에 있어서 각 실시 형태를 자유롭게 조합시키거나, 실시 형태를 적절히 변형, 생략하는 것이 가능하다. Further, the present invention can freely combine the embodiments within the scope of the invention, or modify or omit the embodiments appropriately.

1 주회로, 2 배선용 차단기, 3 전자 접촉기, 4 전류 검출기, 5 전동기, 6 기계 설비, 7 전동기의 진단 장치, 8 정격 정보 입력부, 9 정격 정보 기억부, 10 전류 입력부, 11 논리 연산부, 12 전류 변동 연산부, 13 FFT 해석 구간 판정부, 14 FFT 해석부, 15 피크 검출 연산부, 16 회전 주파수대 판정부, 17 주파수축 변환 연산부, 18 평균화 연산부, 19 측대파 추출부, 20 측대파 판정부, 21 경보 출력부, 22 FFT 정보 기억부, 23 트렌드 해석부1 rated current, 9 rated input, 9 rated input, 9 current input, 11 logic circuit, 12 current, 12 current, 1 current, 2 circuit breaker, 3 magnetic contactor, 4 current detector, 5 motor, 6 mechanical equipment, A FFT analysis section, a FFT analysis section, a 15 peak detection calculation section, a 16 rotation frequency band determination section, a 17 frequency axis conversion calculation section, an 18 averaging calculation section, a 19 side wave extraction section, a 20 side wave determination section, Output section, 22 FFT information storing section, 23 trend analyzing section

Claims (3)

전동기의 전류를 검출하여 입력하는 전류 입력부와, 상기 전류 입력부로부터의 전류가 안정 상태일 때에 상기 전류의 파워 스펙트럼을 해석하는 FFT 해석부와, 상기 FFT 해석부로 구해진 파워 스펙트럼의 피크 지점을 검출하는 피크 검출 연산부와, 상기 FFT 해석부로 해석된 파워 스펙트럼의 복수 회분을 평균화하는 평균화 연산부와, 상기 평균화 연산부로 평균화된 파워 스펙트럼의 측대파를 추출하는 측대파 추출부와, 상기 측대파 추출부로 설정값 이상의 신호 강도의 측대파가 추출되었을 때 경보 출력을 행하는 경보 출력부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 전동기의 진단 장치. An FFT analyzing section for analyzing a power spectrum of the current when the current from the current input section is in a stable state; and a peak detector for detecting a peak point of the power spectrum obtained by the FFT analyzing section, An averaging operation unit for averaging a plurality of times of the power spectrum analyzed by the FFT analyzing unit; a side-by-side wave extraction unit for extracting a side-by-side wave of the power spectrum averaged by the averaging operation unit; And an alarm output unit for outputting an alarm when a side wave of a signal strength is extracted. 청구항 1에 있어서,
상기 평균화 연산부는 복수 회분의 파워 스펙트럼의 주파수축을 변환하여 회전 주파수대에 따른 피크 지점을 맞춘 상태로 평균화하는 것을 특징으로 하는 전동기의 진단 장치. The method according to claim 1,
Wherein the averaging operation unit converts the frequency axis of the plurality of power spectrums and averages the peak points along the rotation frequency band. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 평균화 연산부로 평균화된 파워 스펙트럼의 정보를 보존해 두고 측대파를 트렌드 감시하는 것을 특징으로 하는 전동기의 진단 장치. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the information of the power spectrum averaged by the averaging operation unit is stored, and trend monitoring of the side waves is performed.
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